半導体基板の表面処理方法

【課題】半導体基板の裏面を研削した場合でも、チッピングや割れを防止できる半導体基板の表面処理方法を提供する。
【解決手段】大気圧プラズマ処理装置１０で発生させたプラズマが半導体基板５２の面取りされたエッジ部分５４に衝突すると、エッジ部分５４のひずみが除去され、同時にエッジ部分５４の角が丸くなりエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成される。これにより、後工程において半導体基板５２の裏面Ｂを研削する場合でも、エッジ部分５４のひずみが除去されかつエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成されているので、エッジ部分５４にチッピングや割れが発生することを防止できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の表面処理方法に係り、特に半導体基板のエッジ部分のひずみを除去し、かつエッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パッケージの小型・薄型化に伴い、半導体素子を小型化・薄型化する必要がある。特に、携帯電話機などに代表される電子機器の小型化・軽量化に伴って、複数の半導体素子を多段に積層してパッケージに収納するスタックドＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）も開発されている。これらの要求を満たすため、半導体基板の厚みは、２００μｍ以下、さらには数１０μｍの厚さにまで薄くすることが求められている。
【０００３】
ここで、図１２に示すように、半導体基板１００は、半導体素子の製造工程間での移送時に生じるチッピングなどを防止するため、そのエッジ部分１０２に面取り加工が施されている。なお、半導体基板１００の表面Ｆには、保護テープ１０４が貼り付けられている。しかし、図１３に示すように、半導体素子の小型化・薄型化に伴い、半導体基板１００の裏面Ｂを研削することで、この面取り加工されたエッジ部分１０２の一部１０２Ｒが、徐々に鋭角な形状になってしまう。この鋭角な形状は、半導体基板１００の厚みが薄くなればなるほど顕著になる。鋭角な形状となったエッジ部分１０２は、裏面研削時の負荷や後工程での衝撃等によって、簡単にチッピングや割れを起こすといった問題がある。
【０００４】
かかる問題の解決方法として、半導体基板の外周部を傾斜させて研削する方法（下記特許文献１参照）や、半導体基板の周縁部を周方向に沿って切断する方法（下記特許文献２参照）が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−３７１６９号公報
【特許文献１】特開２００３−２７３０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体基板の外周部を傾斜させて研削する方法（下記特許文献１参照）では、研削砥石の圧接力に半導体基板が耐えられず、半導体基板にチッピングや割れを発生させてしまう問題がある。
【０００７】
また、半導体基板の周縁部を周方向に沿って切断する方法（下記特許文献２参照）では、ダイシングソーを使用するため、半導体基板の周方向に沿ったきれいな曲面で切断することができず、エッジ部分を切断するためにダイシングブレードを押し当てて研削することになる。例えば、図１４及び図１５に示すように、ダイシングブレード１０６を半導体基板１００に押し当てた場合には、研削と同様に、圧接力により半導体基板１００の接触部（図１４のＸ点）がチッピングや割れを起こし易く、さらに裏面Ｂを研削した場合には半導体基板１００の角部（図１５のＹ点）がチッピングや割れを起こし易くなる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、半導体基板の裏面を研削した場合でも、チッピングや割れを防止できる半導体基板の表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより、前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、半導体基板の裏面を研削する研削工程と、前記研削工程の終了後、前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成するプラズマ処理工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、半導体基板の裏面を研削する研削工程と、前記研削工程の終了後、前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成する第１プラズマ処理工程と、前記研削工程の終了後、前記半導体基板の研削された裏面に大気圧プラズマを衝突させることにより前記裏面のひずみを除去する第２プラズマ処理工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、半導体基板のエッジ部分に大気圧プラズマ処理装置などにより発生させた大気圧プラズマを衝突させることにより、エッジ部分のひずみが除去され、同時にエッジ部分が断面Ｒ状に形成される。これにより、後工程において半導体基板の裏面を研削する場合でも、エッジ部分のひずみが除去されかつエッジ部分が断面Ｒ状に形成されているので、エッジ部分にチッピングや割れが発生することを防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、研削工程において、半導体基板の裏面が研削される。また、プラズマ処理工程において、研削工程の終了後、半導体基板のエッジ部分に大気圧プラズマ処理装置などにより発生させた大気圧プラズマを衝突させることにより、エッジ部分のひずみが除去され、同時にエッジ部分が断面Ｒ状に形成される。これにより、研削工程において半導体基板の裏面が研削されてエッジ部分にひずみが生じエッジ部分の断面が鋭角形状になっても、後工程であるプラズマ処理工程においてエッジ部分のひずみが除去されエッジ部分の断面がＲ形状になる。この結果、エッジ部分にチッピングや割れが発生することを防止できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、研削工程において、半導体基板の裏面が研削される。また、第１プラズマ処理工程において、研削工程の終了後、半導体基板のエッジ部分に大気圧プラズマ処理装置などにより発生させた大気圧プラズマを衝突させることにより、エッジ部分のひずみが除去され、同時にエッジ部分が断面Ｒ状に形成される。さらに、第２プラズマ処理工程において、研削工程の終了後、半導体基板の研削された裏面に大気圧プラズマを衝突させることにより、裏面のひずみが除去される。これにより、研削工程において半導体基板の裏面が研削されてエッジ部分にひずみが生じエッジ部分の断面が鋭角形状になっても、後工程である第１プラズマ処理工程においてエッジ部分のひずみが除去されエッジ部分の断面がＲ形状になる。この結果、エッジ部分にチッピングや割れが発生することを防止できる。また、後工程である第２プラズマ処理工程において研削面のひずみが除去される。この結果、研削面の抗折強度を向上させることができ、研削面のチッピングや割れが発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施形態に係る半導体基板の表面処理方法について、図面を参照して説明する。
【００１６】
先ず、半導体基板の表面処理方法に用いる大気圧プラズマ処理装置について説明する。
【００１７】
図１に示すように、大気圧プラズマ処理装置１０は、印加電極１２を備えている。この印加電極１２と対向する位置には接地電極１４が配置されている。接地電極１４は地面にアース接続されている。また、接地電極１４の一方の端部側には、ベルトＳを印加電極１２と接地電極１４との間に送り出すロール状の送出装置１６が配置されている。また、接地電極１４の他方の端部側には、表面処理されたベルトＳを巻き取るロール状の巻取装置１８が配置されている。また、接地電極１４の両端部近傍には、ベルトＳを支持する支持ロール２０、２２がそれぞれ配置されている。なお、送出装置１６は、図示しないモータなどの駆動源に接続されている。これにより、送出装置１６は、駆動源からの駆動力により回転駆動できるようになっている。
【００１８】
ベルトＳは、巻取装置１８により巻き取られることにより所定の方向に移動していくが、このベルトＳの上面には複数の半導体基板５２がその裏面を露出させた状態で載置されている。図２に示すように、１つの半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理（プラズマ処理）が終了すると、ベルトＳが移動して、次の半導体基板５２のエッジ部分５４のエッジ処理が開始される。なお、半導体基板５２の表面Ｆには、保護テープ５６が貼り付けられている。
【００１９】
また、印加電極１２には、マッチング回路２４を介して高周波電源２６が電気的に接続されている。この高周波電源２６により印加電極１２と接地電極１４との間に高周波電圧が印加される。また、印加電極１２には、導管２８により混合器３０が接続されている。また、混合器３０には、導管３２によりガス流量計測装置３４を介して第１の処理ガス源３６が接続されている。また、混合器３０には、導管３８によりガス流量計測装置４２を介して第２の処理ガス源４４が接続されている。
【００２０】
ここで、第１の処理ガス源３６及び第２の処理ガス源４４の内部には、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）などの希ガスや、窒素（Ｎ_２）などの不活性ガスが充填されている。第１の処理ガス源３６及び第２の処理ガス源４４の内部には、これら単体の不活性ガスが充填されていてもよく、また数種類の不活性ガスが混合したガスが充填されていてもよいが、励起しやすいヘリウム（Ｈｅ）ガスが充填されていることが特に好ましい。
【００２１】
次に、第１実施形態の半導体基板５２の表面処理方法について説明する。
【００２２】
図１に示すように、駆動源からの駆動により送出装置１６及び巻取装置１８が回転駆動されて、ベルトＳ上の半導体基板５２が印加電極１２と接地電極１４との間に送り出される。このとき、印加電極１２と接地電極１４との間に位置する半導体基板５２の姿勢は、ベルトＳが各支持ロール２０、２２により下方から支持されているので、傾斜することなく安定する。
【００２３】
また、第１の処理ガス源３６からは所定の流量の不活性ガスが導管３２を通って混合器３０に供給される。この第１の処理ガス源３６から供給される不活性ガスは、プラズマ励起のためのベースガスとして作用する。混合器３０では、第２の処理ガス源４４から供給された不活性ガスと、第１の処理ガス源３６から供給された不活性ガスとが混合される。これにより、混合器３０では、希釈ガス（処理ガス）が生成される。混合器３０で生成された希釈ガス（処理ガス）が導管２８を通って印加電極１２と接地電極１４との間に供給される。
【００２４】
一方、印加電極１２と接地電極１４との間には、高周波電源２６から高周波電圧が印加される。このときの周波数は、高周波（数ｋＨｚから数十ＭＨｚ）が用いられるが、特に、工業用周波数である１３．５６ＭＨｚとすることが好ましい。また、印加電極１２と接地電極１４との間は、大気圧（１０１３ｈＰａ）あるいはその近傍の圧力（９００ｈＰａ以上１０１３ｈＰａ以下）となっている。なお、印加電極１２と接地電極１４との間に作用する圧力を９００ｈＰａよりも小さく、あるいは１０１３ｈＰａよりも大きくすると、真空ポンプや真空容器、あるいは加圧装置が別途必要となり、設備の製造コスト及び設備のランニングコストが増大するため、不具合となる。
【００２５】
印加電極１２と接地電極１４との間に希釈ガス（処理ガス）が供給されるとともに高周波電圧が印加されると、印加電極１２と接地電極１４との間の放電空間内の希釈ガス（処理ガス）が電離してプラズマが発生し、希釈ガス（処理ガス）が電離した励起状態となって活性化される。そして、放電空間内に発生したプラズマが半導体基板５２のエッジ部分５４に衝突することにより、エッジ部分５４の表面処理（プラズマ処理）が行われる。
【００２６】
具体的には、図２及び図３に示すように、プラズマが半導体基板５２の面取りされたエッジ部分５４に衝突すると、エッジ部分５４のひずみが除去され、同時にエッジ部分５４の角が丸くなりエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成される。これにより、後工程において半導体基板５２の裏面Ｂを研削する場合でも、エッジ部分５４のひずみが除去されかつエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成されているので、エッジ部分５４にチッピングや割れが発生することを防止できる。
【００２７】
次に、第２実施形態の半導体基板５２の表面処理方法について説明する。
【００２８】
半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが研削装置（図示省略）などにより平面研削される。ここで、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂの研削方法は、従来から周知であり、半導体基板５２に保護テープ５６を貼り付けてから、バックグラインダによりその裏面を研削・研磨し、その後、保護テープ５６を剥離する。また、裏面研磨方法は、半導体基板５２を加圧して、定盤または研磨布に押し付け、研磨剤を滴下しながら半導体基板５２及び定盤を回転させ、研削及び研磨を行う。上記方法で、図４に示すように、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが平面研削されると、半導体基板５２の厚みが薄くなる。
【００２９】
図４に示すように、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが平面研削されると、半導体基板５２の面取りされたエッジ部分５４の断面の一部５４Ｒが鋭角形状になる。そこで、半導体基板５２がベルトＳに載せられて、上記大気圧プラズマ処理装置１０を用いた半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理（プラズマ処理）が行われる。なお、半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理方法については、上述した通りであるため、説明を省略する。
【００３０】
図５に示すように、半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理が施されると、エッジ部分５４のひずみが除去され、かつエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成される。
【００３１】
そして、半導体基板５２がベルトＳから研削装置に移され、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが研削装置（図示省略）などにより、再度、平面研削される。これにより、図６に示すように、半導体基板５２の厚みがさらに薄くなる。半導体基板５２の裏面Ｂが平面研削されると、半導体基板５２の面取りされたエッジ部分５４の断面の一部５４Ｑが鋭角形状になる。
【００３２】
そこで、半導体基板５２がベルトＳに載せられて、上記大気圧プラズマ処理装置１０を用いた半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理（プラズマ処理）が再度行われる。これにより、図７に示すように、エッジ部分５４のひずみが除去され、かつエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成される。
【００３３】
以上のように、研削工程において半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが研削されてエッジ部分５４にひずみが生じエッジ部分５４の断面が鋭角形状になっても、後工程であるプラズマ処理工程においてエッジ部分５４のひずみが除去されエッジ部分５４の断面がＲ形状になる。この結果、エッジ部分５４にチッピングや割れが発生することを防止できる。
【００３４】
次に、第３実施形態の半導体基板５２の表面処理方法について説明する。
【００３５】
本実施形態の半導体基板５２の表面処理方法は、第２実施形態の半導体基板５２の表面処理方法において表面処理された半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂに対して、さらに平面研削されるものである。
【００３６】
すなわち、図７に示す半導体基板５２がベルトＳから研削装置に移されて、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが研削装置（図示省略）などにより、再度、平面研削される。これにより、図８に示すように、半導体基板５２の厚みがさらに薄くなる。半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂが平面研削されると、半導体基板５２の面取りされたエッジ部分５４の断面の一部５４Ｓが鋭角形状になる。
【００３７】
そして、半導体基板５２がベルトＳに載せられて、上記大気圧プラズマ処理装置１０を用いた半導体基板５２のエッジ部分５４の表面処理（プラズマ処理）が再度行われる。これにより、図９に示すように、エッジ部分５４のひずみが除去され、かつエッジ部分５４が断面Ｒ状に形成される。
【００３８】
さらに、図９に示すように、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂの表面処理（プラズマ処理）が行われる。すなわち、大気圧プラズマ処理装置１０で発生したプラズマが半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂに衝突すると、裏面（研削面）Ｂのひずみが除去される。
【００３９】
以上のように、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂをプラズマ処理することにより、裏面（研削面）Ｂを改質させて抗折強度を向上させることができる。この結果、半導体基板５２の裏面（研削面）Ｂのチッピングや割れが発生することを防止できる。
【００４０】
なお、図１に示す大気圧プラズマ処理装置では、半導体基板５２をベルトＳで搬送する構成を示したが、この構成に限られるものではなく、例えば、図１０に示すように、ベルトＳの替わりに、複数のローラ６０を設けて、各ローラ６０を駆動モータなどで回転駆動させることにより、半導体基板５２を所定の方向に搬送するように構成してもよい。
【００４１】
また、図１１に示すように、筐体７０の内部に搬送ロボット７２と各チャンバ７４を設け、筐体７０に設置された各カセット７６の内部に収納された半導体基板を搬送ロボット７２により各チャンバ７４に移送するように構成してもよい。各チャンバ７４の内部には、上記した大気圧プラズマ処理装置が配置されており、各チャンバ７４に移送された半導体基板は、大気圧プラズマ処理装置により表面処理される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の半導体基板の表面処理方法に用いる大気圧プラズマ処理装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体基板の表面処理方法で半導体基板のエッジ部分の表面処理を行う前の図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体基板の表面処理方法で半導体基板のエッジ部分の表面処理を行った後の図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体基板の表面処理方法で半導体基板の裏面を平面研削した後の図である。
【図５】図４に示す半導体基板のエッジ部分を表面処理した後の図である。
【図６】図５に示す半導体基板の裏面を平面研削した後の図である。
【図７】図６に示す半導体基板のエッジ部分を表面処理した後の図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る半導体基板の表面処理方法であり、図７に示す半導体基板の裏面を平面研削した後の図である。
【図９】図８に示す半導体基板のエッジ部分を表面処理した後の図である。
【図１０】本発明の半導体基板の表面処理方法に用いる大気圧プラズマ処理装置の変形例の構成図である。
【図１１】本発明の半導体基板の表面処理方法に用いる大気圧プラズマ処理装置の変形例の構成図である。
【図１２】従来技術の半導体基板の表面処理方法で半導体基板の裏面の平面研削を行う前の図である。
【図１３】従来技術の半導体基板の表面処理方法で半導体基板の裏面の平面研削を行った後の図である。
【図１４】従来技術の半導体基板の表面処理方法で半導体基板のエッジ部分を切断するときの図である。
【図１５】従来技術の半導体基板の表面処理方法で半導体基板のエッジ部分を切断した後の図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０大気圧プラズマ処理装置
５２半導体基板
５４エッジ部分

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、
前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより、前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成することを特徴とする半導体基板の表面処理方法。
【請求項２】
半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、
半導体基板の裏面を研削する研削工程と、
前記研削工程の終了後、前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成するプラズマ処理工程と、
を有することを特徴とする半導体基板の表面処理方法。
【請求項３】
半導体基板のエッジ部分のひずみを除去しかつ前記エッジ部分を断面Ｒ状となるように形成する半導体基板の表面処理方法であって、
半導体基板の裏面を研削する研削工程と、
前記研削工程の終了後、前記半導体基板の前記エッジ部分に大気圧プラズマを衝突させることにより前記エッジ部分の前記ひずみを除去し前記エッジ部分を断面Ｒ状に形成する第１プラズマ処理工程と、
前記研削工程の終了後、前記半導体基板の研削された裏面に大気圧プラズマを衝突させることにより前記裏面のひずみを除去する第２プラズマ処理工程と、
を有することを特徴とする半導体基板の表面処理方法。

【図１】